Kartierung (Geowissenschaften)

Grundidee und Zweck

Kartierung bedeutet in den Geowissenschaften die raumbezogene Erfassung von Daten im Gelände. Erfasst werden zum Beispiel geologische, bodenkundliche, ingenieurgeologische oder andere geowissenschaftliche Informationen. Raumbezogen heißt: Die Beobachtungen werden bestimmten Orten zugeordnet und später kartografisch dargestellt.

Die wichtigste Grundlage ist eine genaue topografische Karte, die als Basiskarte dient. Auf ihr können Fundpunkte, Grenzen, Schichten, Bodenmerkmale oder andere Beobachtungen eingetragen werden. Wenn besondere Fragestellungen bestehen oder ein Gebiet nur schlecht erschlossen ist, kann vor der eigentlichen Kartierung eine Geländeaufnahme nötig sein. Dabei unterstützen Geodäsie und Topografie die Kartierung, also Vermessung und genaue Beschreibung der Geländeformen.

Kartierung ist wichtig, weil sie verstreute Beobachtungen aus dem Gelände zu einer übersichtlichen Karte zusammenführt. Die fertige Karte ist dabei nicht nur eine Sammlung einzelner Punkte, sondern eine fachliche Auswertung der im Gelände aufgenommenen Daten.

Arten von Kartierungen

Der Artikel nennt mehrere Beispiele für Kartierungen. Eine Bodenkartierung dient der Erstellung von Bodenkarten. In der Ökologie gibt es Kartierungen zur Inventarisierung von Landschaften und Arten. Dazu gehören auch Biotopkartierung im Naturschutz und Vegetationskartierung, bei der die Verteilung der Vegetation kartografisch dargestellt wird.

Weitere Beispiele sind Rasterkartierung als spezielle Methode der Datenerfassung in der Biologie, Phosphatkartierung besonders in der Siedlungsarchäologie, Lärmkartierung zur Darstellung von Lärmeinwirkungen und Weißflächenkartierung als Verfahren zur Standortplanung.

Die Beispiele zeigen, dass Kartierung nicht auf eine einzige Fachrichtung beschränkt ist. Gemeinsam ist allen Formen, dass Merkmale eines Gebietes systematisch erfasst und räumlich dargestellt werden.

Geologische Kartierung

Bei einer geologischen Kartierung wird die Beschaffenheit des anstehenden Gesteins im Kartiergebiet möglichst vollständig und systematisch erfasst. Anstehendes Gestein ist das Gestein, das im Untergrund vorhanden ist und gegebenenfalls von Boden bedeckt wird.

Wichtige Datenquellen sind größere natürliche und künstliche Tagesaufschlüsse, also Stellen, an denen Gestein an der Oberfläche sichtbar ist. Dazu kommen kleine Schürfe, die der Kartierende selbst anlegt, Lesesteine, Gesteinsfragmente im Wurzelwerk entwurzelter Bäume und händisch gezogene Bohrkerne. In Ausnahmefällen werden auch Rammkernsondierungen genutzt.

Während der Geländearbeit werden Gesteine angesprochen, also fachlich bestimmt und beschrieben. Außerdem werden Gefügewerte eingemessen, zum Beispiel Streichen und Fallen, also die räumliche Lage von Gesteinsschichten oder Strukturen. An Aufschluss-, Fund- oder Beprobungspunkten können auch Profile aufgenommen werden.

Ein wichtiges Ziel ist es, markante Schichten oder deutliche Wechsel in der Gesteinsbeschaffenheit im Gelände zu verfolgen. Solche Lithologiewechsel können die Grenze, also den Kontakt, zweier Formationen anzeigen. Hinweise darauf können morphologische Auffälligkeiten wie Geländestufen, hydrologische Hinweise wie Quellaustritte oder botanische Hinweise wie ein abrupter Wechsel der lokalen Flora sein.

Für Informationen aus dem tieferen Untergrund können Bergwerke befahren, Bohrkerne aus Tiefbohrungen untersucht oder geophysikalische Methoden wie Seismik eingesetzt werden. Solche Daten helfen besonders beim Verständnis der Tektonik eines Gebietes, etwa in Grundgebirgsprovinzen oder jungen Faltengebirgen.

Die fertige geologische Karte ist eine Synthese aller aufgenommenen Daten. Dabei werden die Beobachtungen teilweise im Zusammenhang mit gängigen Lehrmeinungen interpretiert. Lücken im Datenbestand sind unvermeidbar und werden interpoliert, also aus den vorhandenen Informationen fachlich ergänzt. Als Kartengrundlage dient meist eine großmaßstäbige topografische Karte. Bereits veröffentlichte großmaßstäbige geologische Karten können als Orientierungshilfe dienen, müssen aber stets kritisch hinterfragt werden.

Bodenkundliche Kartierung

Die bodenkundliche Kartierung untersucht Böden und nutzt dabei zunächst geologische und biologische Hinweise. Deshalb ist sie eine integrative Kartierungsmethode: Sie bezieht die Vorgehensweisen anderer Kartierungsarten mit ein.

Offene Bodenprofile in Schürfgruben können wichtige Informationen liefern, sind aber genehmigungspflichtig und sehr aufwändig. Deshalb bleibt ihre Zahl bei einer Kartierung meist gering. Trotzdem kann der Boden oft recht genau bestimmt werden, wenn biologische und geologische Merkmale zusammen mit der Humus-Auflage analysiert werden. Die Humus-Auflage ist die organische Schicht aus abgestorbenem Pflanzenmaterial und dessen Zersetzungsprodukten an oder nahe der Bodenoberfläche.

Weitere Erkundungsmöglichkeiten bestehen durch Verfahren wie die Rammkernsondierung. Dabei werden Boden- oder Gesteinsproben aus dem Untergrund gewonnen, ohne große offene Gruben anzulegen.

Phosphatkartierung in der Archäologie

In der Siedlungsarchäologie wird unter anderem die Phosphatkartierung eingesetzt. Dabei werden die Phosphatgehalte des Bodens kartiert. Frühere menschliche Nutzungen von Flächen, etwa Wohnen, Ackerbau oder Viehzucht, verursachen Einträge in den Boden. Phosphat wird sehr stabil an bestimmte Bodenteilchen gebunden und kann deshalb auch nach langer Zeit noch Hinweise auf frühere Nutzungen geben.

Andere Stoffe wie Stickstoff, Calcium und Kalium werden schnell ausgewaschen und erlauben deshalb keine vergleichbaren Aussagen. Weil sich Phosphat nur langsam im Boden verlagert, können unterschiedliche Bodenhorizonte untersucht werden. Bodenhorizonte sind Schichten im Boden, die sich durch Eigenschaften wie Zusammensetzung oder Farbe unterscheiden.

Eine Datierung der Phosphateinträge ist nicht möglich. Damit die Methode archäologisch aussagekräftig ist, dürfen keine deutlichen jüngeren Phosphateinträge und keine wesentlichen Umlagerungen von Boden vorliegen.

Das Raster der Probenentnahme wird an die untersuchte Fläche angepasst. Ein grobes Raster kann zur Auffindung von Siedlungen dienen. Innerhalb von Gebäuden kann ein sehr enges Raster gewählt werden, um kleinräumige Unterschiede genauer zu erfassen.